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JP2685284B2 - Vibration wave device - Google Patents

Vibration wave device

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Publication number
JP2685284B2
JP2685284B2 JP1101467A JP10146789A JP2685284B2 JP 2685284 B2 JP2685284 B2 JP 2685284B2 JP 1101467 A JP1101467 A JP 1101467A JP 10146789 A JP10146789 A JP 10146789A JP 2685284 B2 JP2685284 B2 JP 2685284B2
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JP
Japan
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elastic body
wave
mode
vibration
phase
Prior art date
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JP1101467A
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仁 向島
一郎 奥村
貴之 月本
暁生 熱田
元 金沢
浩市 上田
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Original Assignee
Canon Inc
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Priority to DE69030827T priority patent/DE69030827T2/en
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Priority to US07/827,866 priority patent/US5300850A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は振動波モータ等の振動波装置に関するもので
ある。
The present invention relates to a vibration wave device such as a vibration wave motor.

[従来の技術] 弾性体に進行性振動波を生じさせ、この振動によって
ロータ等の移動体を移動させる振動波モータは、小型で
あり、また定速時に高いトルクが得られることから、近
年一眼レフカメラの撮影レンズ駆動用として採用され
た。
[Prior Art] A vibration wave motor that produces a progressive vibration wave in an elastic body and moves a moving body such as a rotor by this vibration is small in size and can obtain high torque at a constant speed. It was used to drive the shooting lens of a reflex camera.

第6図は振動波モータを、撮影レンズ駆動用として組
込んだ一眼レフカメラの撮影レンズの縦断面図で、1は
撮影レンズの光軸Lを回転中心とする、円環状の金属性
の弾性体で、後述するロータ3に接する側には第7図に
示される様に所定の幅tと深さhの溝1Aが全周にわたっ
て設けられている。また該弾性体1の下部にはPZT等の
圧電素子2からなる駆動用の2群の駆動相等が接着剤に
より固定されている。電気−機械エネルギ変換素子とし
ての該圧電素子2からなる2群の駆動相に対しては公知
の方法で、位相の異なる超音波の駆動信号が夫々印加さ
れ、この信号に応答して弾性体1が振動することによっ
て振動体を形成する弾性体1の周方向に回転する進行性
振動波が発生する。3は弾性体1の上面に加圧接触した
端部を有する円環状のロータで、移動体としての該ロー
タ3の他端にはガム等の円環状の吸振体5が設けられて
いる。4はフェルト等で形成された円環状の振動絶縁体
で、該絶縁体4はフェルト台8を介して重ね合わされた
2枚の皿バネ9から加圧力を受けている。
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a photographing lens of a single-lens reflex camera in which a vibration wave motor is incorporated for driving the photographing lens. Reference numeral 1 is an annular metallic elasticity with an optical axis L of the photographing lens as a rotation center. As shown in FIG. 7, a groove 1A having a predetermined width t and depth h is provided on the entire side of the body in contact with the rotor 3 which will be described later. Further, on the lower part of the elastic body 1, two driving phases of the piezoelectric element 2 such as PZT for driving are fixed by an adhesive. Ultrasonic drive signals having different phases are respectively applied to two groups of drive phases composed of the piezoelectric elements 2 as electro-mechanical energy conversion elements by a known method, and the elastic body 1 is responsive to the signals. By vibrating, a progressive vibration wave rotating in the circumferential direction of the elastic body 1 forming the vibrating body is generated. Reference numeral 3 denotes an annular rotor having an end portion in pressure contact with the upper surface of the elastic body 1. At the other end of the rotor 3 as a moving body, an annular vibration absorber 5 such as gum is provided. Reference numeral 4 denotes an annular vibration insulator formed of felt or the like. The insulator 4 receives a pressing force from two superimposed disc springs 9 via a felt base 8.

前述のロータ3は前記した吸振体5を介して連結板22
に密接保持される。円環状の連結板22は締め付けビス
(不図示)により出力伝達体25と固定される。光軸Lを
回転中心として回転する出力伝達体25はボール10を用い
てボールレース13,14で玉軸受けを構成している。ボー
ルレース13,14は撮影レンズの外筒12に固定され、外筒1
2は固定筒11と結合され、カメラマウント19に固定され
る。出力伝達体25の先端には連結コロ15が固定され、光
軸方向に設けられたフォーカスレンズ27を保持した移動
環17のキー溝(不図示)と係合する。固定内筒18のネジ
部18aと移動環17のネジ部17aがヘリコイド結合してお
り、出力伝達体25の回転運動によって連結コロ15を介し
て移動環17は回転しながら光軸方向へ移動可能となる。
The rotor 3 is connected to the connecting plate 22 via the vibration absorber 5 described above.
Is held closely to. The annular connecting plate 22 is fixed to the output transmission body 25 with a tightening screw (not shown). The output transmission body 25 which rotates about the optical axis L as a rotation center uses the ball 10 to form a ball bearing with ball races 13 and 14. The ball races 13 and 14 are fixed to the outer tube 12 of the taking lens, and the outer tube 1
2 is connected to the fixed barrel 11 and fixed to the camera mount 19. The connecting roller 15 is fixed to the tip of the output transmission body 25, and engages with a keyway (not shown) of the moving ring 17 holding a focus lens 27 provided in the optical axis direction. The screw portion 18a of the fixed inner cylinder 18 and the screw portion 17a of the moving ring 17 are helicoid-coupled, and the moving ring 17 can move in the optical axis direction while rotating via the connecting roller 15 by the rotational movement of the output transmission body 25. Becomes

かかる構成において、カメラ側からのAF信号または、
マニュアルリング16からの駆動信号によって弾性体と圧
電素子からなる振動体に公知の方法で進行性振動波を発
生させ、ロータ3を回転させて最終的にフォーカスレン
ズ27を光軸方向へ移動させ、ピント調整を行うものであ
る。
In such a configuration, the AF signal from the camera or
A driving signal from the manual ring 16 generates a progressive vibration wave in a vibrating body composed of an elastic body and a piezoelectric element by a known method, rotates the rotor 3, and finally moves the focus lens 27 in the optical axis direction, The focus is adjusted.

そしてかかる振動波モータにおいて、この振動体は駆
動用進行性振動波が振動体上のどの位置でも同じ振幅、
同じ波長となる様に均一な部材で形成され、かつ第7図
示のようにほぼ均一な構造となっている。
In such a vibration wave motor, the vibrating body has the same driving progressive vibration wave at any position on the vibrating body,
It is formed of a uniform member so as to have the same wavelength, and has a substantially uniform structure as shown in FIG.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来の振動波モータでは、騒音が
発生することがあった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, noise may occur in the conventional vibration wave motor described above.

本発明の目的は、駆動モードの波長に影響を与えるこ
となく不要の波長の進行波の発生を防止して鳴きのない
振動波装置を提供するものである。
An object of the present invention is to provide an oscillating wave device that does not cause noise by preventing the generation of a traveling wave of an unnecessary wavelength without affecting the wavelength of the drive mode.

[課題を解決するための手段] 本発明の目的を実現する構成は、位置的位相差を有す
る電気−機械エネルギー変換手段が設けられ、位置的位
相が互いにずれる複数の定在波を励起して駆動用進行性
振動波を形成した弾性体を有する振動波装置において、
前記弾性体には略等ピッチで複数の溝が形成され、溝位
置での動剛性を変化させており、前記弾性体もしくは前
記弾性体の振動波が伝達される振動波装置の他の部材
は、前記電気−機械エネルギー変換手段により前記弾性
体に励起される駆動用振動モードとは異なる次数で振動
する振動モードで見て、その半波長の整数倍あるいは略
整数倍の位置での動剛性を更に変化させると共に、動剛
性を変化させた各位置の対称面と、前記電気−機械エネ
ルギー変換手段の動剛性の対称面とを一致もしくは略一
致させたものである。
[Means for Solving the Problem] A configuration for achieving the object of the present invention is provided with an electro-mechanical energy conversion means having a positional phase difference, and excites a plurality of standing waves whose positional phases are mutually displaced. In a vibration wave device having an elastic body forming a progressive vibration wave for driving,
A plurality of grooves are formed in the elastic body at substantially equal pitches to change the dynamic rigidity at the groove position, and the elastic body or other members of the vibration wave device to which the vibration wave of the elastic body is transmitted are , Seeing in a vibration mode that vibrates in an order different from the driving vibration mode excited in the elastic body by the electro-mechanical energy conversion means, the dynamic rigidity at a position of an integer multiple or approximately an integer multiple of the half wavelength thereof, Further, the symmetry plane at each position where the dynamic rigidity is changed and the symmetry plane of the dynamic rigidity of the electro-mechanical energy converting means are made to coincide or substantially coincide with each other.

[作用] 上記した構成におして、例えば弾性体を例にすると、
半波長の整数倍あるいは略整数倍の位置での動剛性を他
の位置での動剛性に比べて変化させる手段として溝の深
さを変えることとすると、弾性体に励起される駆動用振
動モードの次数を例えば7波とした場合、例えば6波の
振動モードの半波長の整数倍あるいは略整数倍の位置の
溝をその他の位置の溝よりも深く形成することで、6波
の振動モードでの一方の定在波と他方の定在波における
固有振動数が異なり、鳴きの発生を防止できることとな
る。その際、前記弾性体の動剛性を変化させた各位置
(略等ピッチの複数の溝以外で形成された動剛性変化位
置)の対称面と、前記電気−機械エネルギー変換手段の
動剛性の対称面と一致もしくは略一致させたことによ
り、駆動用振動モードが動剛性の変化によっても影響が
及ばないようにした。
[Operation] In the above-mentioned configuration, for example, when an elastic body is taken as an example,
When the groove depth is changed as a means for changing the dynamic rigidity at a position of an integral multiple or about an integral multiple of a half wavelength as compared with the dynamic rigidity at other positions, a driving vibration mode excited in the elastic body When the order of is 7 waves, for example, by forming a groove at an integer multiple or approximately an integer multiple of a half wavelength of a vibration mode of 6 waves deeper than a groove at other positions, a vibration mode of 6 waves can be obtained. The natural frequencies of the one standing wave and the other standing wave are different, and the squeaking can be prevented. At that time, the symmetry planes of the respective positions where the dynamic rigidity of the elastic body is changed (dynamic rigidity change positions formed by other than a plurality of grooves of substantially equal pitch) and the dynamic rigidity of the electric-mechanical energy conversion means are symmetrical. By matching or substantially matching the surface, the driving vibration mode is prevented from being affected by the change in dynamic rigidity.

[実施例] 第1図は本発明の振動波装置としての振動波モータの
一実施例を示す弾性体の平面図である。
[Embodiment] FIG. 1 is a plan view of an elastic body showing an embodiment of a vibration wave motor as a vibration wave device of the present invention.

本実施例による弾性体28は、第7図に示すように円環
状に形成されると共に、振幅の拡大を図るために移動体
(不図示)圧接面側に複数の溝を形成している。
The elastic body 28 according to this embodiment is formed in an annular shape as shown in FIG. 7, and has a plurality of grooves formed on the pressure contact surface side of the moving body (not shown) in order to increase the amplitude.

本実施例において、上記した溝は、4゜ピッチで90個
形成し、上記した振幅の拡大を図る目的の他に、不要モ
ードの進行波発生を防止するために、図中、黒く塗りつ
ぶした溝28b,28c,28d,28e,28f,28g,28h,28i,28k,28l,28
m,28n,28oの14個の溝(以下深溝と称す)の深さhを他
の溝28a(計76個)よりも若干、例えば0.2mm深くし動剛
性を変えている。なお、本実施例の振動体はリング面外
曲げ振動の7次モード(7波モード)を駆動モードとす
るようにしている。
In this embodiment, 90 grooves are formed at a pitch of 4 °, and in addition to the purpose of expanding the amplitude described above, in order to prevent the generation of traveling waves in unnecessary modes, the grooves are blacked out in the figure. 28b, 28c, 28d, 28e, 28f, 28g, 28h, 28i, 28k, 28l, 28
The depth h of the 14 grooves of m, 28n, and 28o (hereinafter referred to as deep grooves) is made slightly deeper than the other grooves 28a (total of 76 grooves) by, for example, 0.2 mm to change the dynamic rigidity. In addition, the vibrating body of the present embodiment is configured so that the drive mode is the 7th mode (7-wave mode) of the out-of-plane bending vibration.

したがって、モータ駆動時に発生する鳴きは、駆動モ
ードより低次モードであることから、3,4,5,6次(波)
モードのいずれか、あるいはその複合の共振として発生
することになる。なお従来例で示したモータでは、2次
モードは、弾性体と移動体の接触状態を考えると不安定
であるためか殆んど発生しなかった。
Therefore, the squeal that occurs when the motor is driven is in the 3rd, 4th, 5th, and 6th (wave) because it is a lower-order mode than the drive mode.
Either of the modes, or a combination thereof, will occur. In the motor shown in the conventional example, the secondary mode was hardly generated, probably because it was unstable considering the contact state between the elastic body and the moving body.

このような動剛性が不均一な構造の弾性体28を有する
振動波モータにおいて、5次モードの不要モードが発生
した場合を例にして、鳴き発生の防止を以下に説明す
る。
Prevention of squealing will be described below, taking as an example a case where an unnecessary mode of the fifth order mode occurs in the vibration wave motor having the elastic body 28 having such a structure with non-uniform dynamic rigidity.

進行性振動波の形成原理は、波長(λ)と振動数が共
に等しく、互いに位置的位相がλ/4ずれか2つの定在波
を合成することにより形成されるものである。したがっ
て、不要モードの進行波の発生を防ぐには、弾性体28上
に形成される不要モードにおける2つの定在波の固有振
動数が等しくならないようにすればよく、そのために本
実施例では、深溝28b…28h…28oを形成して、弾性体28
の動剛性の不均一化を図っている。
The principle of forming a progressive vibration wave is that the wavelength (λ) is equal to the frequency and the positional phase is shifted by λ / 4 or two standing waves are combined. Therefore, in order to prevent the generation of the traveling wave of the unnecessary mode, it is sufficient that the natural frequencies of the two standing waves in the unnecessary mode formed on the elastic body 28 do not become equal. Therefore, in this embodiment, The deep grooves 28b ... 28h ... 28o are formed to form the elastic body 28.
The non-uniformity of the dynamic rigidity is achieved.

進行波の形成において、2つの定在波が位置的位相が
λ/4ずれるということは、弾性体28における周方向の任
意の1点に一方の定在波の腹があるとすると、その点に
他方の定在波の節がなければならない。
In the formation of a traveling wave, the two standing waves are out of phase with each other by λ / 4. This means that if there is an antinode of one of the standing waves at an arbitrary point in the circumferential direction of the elastic body 28, There must be another standing wave node.

5次モードの振動波において、弾性体28上に形成され
る1波長は72゜ピッチである。ここで、深溝28bを節と
する5波の定在波が発生したとすると、その定在波は深
溝28e,28h,28i,28j,28mが腹の位置となり、この定在波
に対応する弾性体28の固有振動体をfrcとする。また、
深溝28bを腹とする5波の定在波が発生したとすると、
その定在波は深溝28e,28h,28i,28j,28mが節の位置とな
り、この定在波に対応する弾性体28の固有振動数をfrs
とする。
In the vibration wave of the fifth mode, one wavelength formed on the elastic body 28 has a pitch of 72 °. If five standing waves with the deep groove 28b as a node are generated, the deep waves 28e, 28h, 28i, 28j, and 28m are located in antinodes, and the elastic waves corresponding to the standing waves are present. The natural oscillator of the body 28 is f rc . Also,
If five standing waves with the deep groove 28b as an antinode are generated,
The standing waves have nodes at the deep grooves 28e, 28h, 28i, 28j, and 28m, and the natural frequency of the elastic body 28 corresponding to the standing waves is represented by f rs
And

5次モードの進行波が発生するには、双方の定在波の
固有振動数frsとfrcとが等しいか又はその固有振動数
差、Δfr5=|frs−frc|が小さいことが必要で、逆にこ
の固有振動数差Δfr5が大きければ5次モードの進行波
が発生しなくなる。
A traveling wave of the fifth order mode is generated, the natural frequency f rs and f rc and is equal to or characteristic frequency difference of both the standing wave, Δf r5 = | f rs -f rc | is small Is required, and conversely, if the natural frequency difference Δf r5 is large, the fifth-order mode traveling wave is not generated.

一般に、質量をm、剛性をkとした時の固有振動数fr
深溝部分は弾性体の板厚が薄い為、曲げ剛性kは小さ
い。従って深溝の位置を腹とする場合の曲げ剛性をkc
し、深溝の位置を節とする場合の曲げ剛性をksとする
と、深溝の位置を節とする場合の腹位置の板厚が厚い
為、 ks>kc つまり、 frs>frcとなる。
In general, natural frequency f r where mass is m and rigidity is k
Is The bending rigidity k is small in the deep groove portion because the elastic plate is thin. Thus the flexural rigidity of the case of the belly position of the deep groove and k c, the bending rigidity and k s in the case of a node position of the deep groove, the thickness of the loop position at which a node position of the deep groove is thick Therefore, k s > k c, that is, f rs > f rc .

したがって、次モードにおける固有振動数frsとfrc
は振動数が異なり、その差が大きいので、鳴きの発生す
る可能性がある5次モードの振動数は進行波となり得
ず、5次モードの振動数が何らかの原因によって発生し
ても、それによって鳴きが発生することはない。
Accordingly, different frequency from the natural frequency f rs and f rc in the following mode, since the difference is large, the frequency of the fifth-order modes that may occur in the squeal not obtained becomes traveling wave, the fifth-order mode Even if the frequency of is generated for some reason, the squeal does not occur.

また、この鳴き発生の防止効果は、固有振動数差Δf
r5が大きい程顕著であることは明らかである。
The effect of preventing this squeal is due to the natural frequency difference Δf.
Obviously, the larger r5 is, the more remarkable it is.

以上の発明は不要モードが5次モードの場合である
が、本実施例の弾性体28にあっては、5次モード以外
に、6次モード、4次モード、3次モードの不要モード
についても5次モードの場合と同様に進行波の形成を阻
止するようになっている。
The above invention is the case where the unnecessary mode is the fifth mode, but in the elastic body 28 of the present embodiment, not only the fifth mode but also the unnecessary modes such as the sixth mode, the fourth mode, and the third mode. As in the case of the fifth-order mode, the formation of traveling waves is blocked.

すなわち、4次モードの場合、深溝28b,28f,28g,28i,
28k,28lが動剛性を不均一にし、固有振動数差Δfr4をそ
の振動波の位置で異ならせて4次モードの進行波の形成
を防止する。
That is, in the case of the fourth mode, the deep grooves 28b, 28f, 28g, 28i,
28k, 28l is a dynamic rigidity non-uniform, to prevent the formation of a traveling wave of 4-order modes with different natural frequencies difference Delta] f r4 at the position of the vibration wave.

ただし、この場合、弾性体28に形成された全周等ピッ
チ90個の溝に対して、4では割り切れないので、深溝28
f,28g,(28k,28lも同様)の中間を中心位置として4次
モードの1波長である90゜ピッチとしている。
However, in this case, since the grooves formed on the elastic body 28 and having a uniform pitch of 90 perimeter are not divisible by 4, the deep groove 28
The middle position of f, 28g, (same for 28k, 28l) is set as the center position, and the pitch is 90 °, which is one wavelength of the fourth mode.

また、3次モード及び6次モードの場合、深溝28c,28
d,28f,28g,28k,28l,28n,28oが動剛性を不均一にし、固
有振動数差Δfr3,Δfr6をその振動波の位置で異ならせ
て3次、6次モードの進行波形成を防止する。
In addition, in the case of the third mode and the sixth mode, the deep grooves 28c, 28
d, 28f, 28g, 28k, 28l, 28n, 28o is a dynamic stiffness uneven, tertiary varied natural frequency difference Delta] f r3, a Delta] f r6 at the position of the vibration wave, traveling wave formed in the sixth-order mode Prevent.

ただし、この場合も深溝28c,28dと、深溝28f,28gと、
深溝28k,28lと、深溝28n,28oの夫々の中間を中心位置と
して、3次モードの場合1/2波長、6次モードの場合1
波長である60゜ピッチとしている。
However, also in this case, the deep grooves 28c, 28d, the deep grooves 28f, 28g,
Centering the middle of the deep grooves 28k, 28l and the deep grooves 28n, 28o, 1/2 wavelength in the 3rd mode, 1 in the 6th mode
The pitch is 60 °, which is the wavelength.

第3図は、これらのn次モードの固有振動数差Δfrn
を各モード毎に求めたものである。
FIG. 3 shows the natural frequency difference Δf rn of these nth modes.
Is obtained for each mode.

第3図からわかるように、駆動用の7次モードも動剛
性の不均一によって固有振動数差Δfr7が生じているが
その量は少ない。しかもその他の騒音時発生する、3
次、4次、5次、6次モードの固有振動数差Δfr3,Δf
r4,Δfr5,Δfr6の方が7次モードの場合のΔfr7より大
きいので鳴き防止効果が大きいのがわかる。つまり、モ
ータ駆動に悪影響を与えにくく、しかも鳴きが発生しに
くい。
As can be seen from FIG. 3, the 7th mode for driving also has a natural frequency difference Δf r7 due to the nonuniform dynamic rigidity, but the amount is small. Moreover, it is generated during other noises. 3
Natural frequency difference Δf r3 , Δf of the 4th, 5th and 6th modes
Since r4 , Δf r5 , and Δf r6 are larger than Δf r7 in the case of the 7th mode, it can be seen that the squeal prevention effect is greater. That is, the motor drive is unlikely to be adversely affected, and squeal is unlikely to occur.

すなわち、これらの各モードの固有振動数差Δf
rnは、第1図に示すような深溝パターン、つまり動剛性
の不均一部パターンに大きく依存する。
That is, the natural frequency difference Δf of each of these modes
rn greatly depends on the deep groove pattern as shown in FIG. 1, that is, the dynamic rigidity nonuniform portion pattern.

第2図は、本実施例の圧電素子30の平面図である。つ
まり、第1図の弾性体28に接着される圧電素子30を裏面
側から見た図である。30Aで示す電極群がA相駆動電極
であり、7波駆動の波長λのλ7/2の電極の集合体と
なっている。図中は裏面に形成された共通電極(不
図示)に対する分極処理時の印加電圧の+−を夫々示し
ている。30Bで示す電極群がB相駆動電極群で、A相駆
動電極に対してλ7/4位相がずれか位置に形成される。
A相駆動電極30Aと該B相駆動電極30Bは対称面31に対し
て線対称となっている。モータ駆動時は、A相駆動電極
30AとB相駆動電極30Bは時間的に位相の±90゜ずれた交
番電圧が印加される。
FIG. 2 is a plan view of the piezoelectric element 30 of this embodiment. That is, it is a view of the piezoelectric element 30 bonded to the elastic body 28 of FIG. 1 as viewed from the back surface side. Electrode group shown by 30A is the A-phase driving electrodes, and has a collection of wavelength lambda 7 of lambda 7/2 electrodes of the 7-wave drive. In the figure, + and − of the applied voltage at the time of polarization processing to the common electrode (not shown) formed on the back surface are shown. Electrode group shown in 30B is in the B-phase driving electrode group, lambda 7/4 phase to the A phase driving electrodes are formed on the displacement or position.
The A-phase drive electrode 30A and the B-phase drive electrode 30B are line-symmetric with respect to the symmetry plane 31. A-phase drive electrode when driving the motor
An alternating voltage having a phase difference of ± 90 ° with respect to time is applied to the 30A and B-phase drive electrodes 30B.

第4図は、第1図に示す弾性体28の対称面29からθ方
向にn次モードの振動波が各モードの1波長分(φ
360゜)進行した場合の、動剛性不均一部分(第1図黒
ぬりの深溝)の実質的総和Rを計算した図である。つま
りθ=θn/nの関係となる。32,33,34,35は夫々3次、4
次、5次、6次モードといった騒音となる振動モードの
場合である。第4図に示す如く、各モードは約90゜位相
φがずれた位置でRの最大、最小をとっている。つま
り動剛性の不均一性が約90゜位相がずれか場所で最大・
最小となり、最も進行波になりにくい形をとっている。
第5図は第4図と同様な図であるが、駆動用の7次モー
ド36の場合である。この図からRの最大、最小差が他モ
ードに比べて少ないのがかる。つまり7次モードの進行
波への悪影響が少ない。但しゼロではない。今、弾性体
28の深溝パターンの対称面29と圧電素子30の対称面31を
一致させた場合、P1,P3がA相30Aのみを駆動したときの
A相定在波の腹位置(B相30Bのみを駆動したときのB
相定在波の節位置)、P2,P4がB相定在波の腹位置(A
相定在波の節位置)となる。P1〜P4のRの値が等しい事
から、動剛性の不均一性がA相、B相の駆動電極に対し
て同様な影響しか与えない事がわかる。つまり、A相定
在波の固有振動数とB相定在波の固有振動数が一致し
て、駆動に悪影響を与えない。ところが、弾性体28の深
溝パターンの対称面29と圧電素子30の対称面31をずらし
とした場合、P5(P9)、P7がA相定在波の腹位置(B相
定在波の節位置)、P6,P8がB相定在波の腹位置(A相
定在波の節位置)となるかもしくはその逆となる。
FIG. 4 shows that the vibration wave of the nth mode in the θ direction from the symmetry plane 29 of the elastic body 28 shown in FIG. 1 corresponds to one wavelength of each mode (φ n =
It is a figure which calculated the substantial total R of the dynamic-stiffness nonuniformity part (deep groove of FIG. 1 black color) at the time of advancing (360 degree). That is, θ = θ n / n. 32,33,34,35 are the third and fourth respectively
This is the case of vibration modes that generate noise such as the next, fifth, and sixth modes. As shown in FIG. 4, each mode has the maximum and minimum values of R at the positions where the phase φ n is shifted by about 90 °. In other words, the non-uniformity of dynamic rigidity is about 90 ° out of phase
It is the smallest and has the shape that is most unlikely to be a traveling wave.
FIG. 5 is a view similar to FIG. 4, but for the seventh driving mode 36. From this figure, it can be seen that the maximum and minimum differences in R are smaller than in other modes. That is, there is little adverse effect on the traveling wave in the 7th mode. However, it is not zero. Elastic body now
When the symmetry plane 29 of the deep groove pattern 28 and the symmetry plane 31 of the piezoelectric element 30 are aligned, the antinode position of the A-phase standing wave when P 1 and P 3 drive only the A-phase 30A (only the B-phase 30B) B when driving
The node position of the phase standing wave), P 2 and P 4 are the antinode positions of the B phase standing wave (A
Node position of the standing wave). Since the R values of P 1 to P 4 are equal, it can be seen that the nonuniformity of the dynamic rigidity has a similar effect on the drive electrodes of the A phase and the B phase. That is, the natural frequency of the A-phase standing wave and the natural frequency of the B-phase standing wave match each other, and the driving is not adversely affected. However, the symmetrical surface 29 of the deep groove pattern of the elastic body 28 and the symmetrical surface 31 of the piezoelectric element 30 are displaced from each other. , P 5 (P 9 ) and P 7 are antinode positions of the A phase standing wave (node positions of the B phase standing wave), and P 6 and P 8 are antinode positions of the B phase standing wave (A phase). The node position of the standing wave) or vice versa.

この場合、P5(P9),P7のRの値の方がP6,P8のRの値
より大きくなる。つまり、動剛性の不均一性の影響でA
相定在波の固有振動数よりB相定在波の固有振動数が高
くなり、進行波としてのムラが大きくなってしまう。こ
のことから、弾性体28の対称面29と圧電素子の対称面31
を一致させるのが最も駆動波に悪影響を与えないことが
わかる。
In this case, the R value of P 5 (P 9 ) and P 7 is larger than the R value of P 6 and P 8 . In other words, due to the non-uniformity of dynamic rigidity, A
The natural frequency of the B-phase standing wave becomes higher than the natural frequency of the phase standing wave, and the unevenness as a traveling wave becomes large. From this, the symmetry plane 29 of the elastic body 28 and the symmetry plane 31 of the piezoelectric element
It can be seen that matching the values does not adversely affect the drive wave.

なお、上記した動剛性不均一部分の実質的総和Rは、
動剛性不均一部分の1つの大きさを仮にRoiとして、曲
げ振動の形をSinで近似し、弾性体リング全体での総和
を考えると、 となる。但し、kは動剛性不均一の部分の数である。
In addition, the substantial sum R of the above-mentioned non-uniform dynamic rigidity is
Assuming that one size of the dynamic stiffness non-uniformity is R oi , the shape of bending vibration is approximated by S in , and considering the total sum over the entire elastic ring, Becomes However, k is the number of portions with non-uniform dynamic rigidity.

もし仮に、本実施例のように動剛性不均一部分が深溝
である場合は、R(φ)は深溝の全体総和の進行波位
置(φ)による分布を表わす。第4図5図はRoi=1
とした場合である。本実施例のような場合、前述した様
に、R大の位置に振動の腹が来る場合ほど、k小とな
る。つまりfr小となる。従って、Rの最大位置で振動の
腹となるモードの固有振動板が最小となり、Rの最小位
置で振動の腹となるモードの固有振動数が最大となる。
実際、騒音となる進行波はこの最大・最小固有振動数の
間の振動数をとる。従ってそれらの固有振動数差が大き
いほど騒音となる信号波は共振点からはずれ、振巾が非
常に小さくなり、ひいては減衰してしまう。
If the dynamic rigidity non-uniformity portion is a deep groove as in this embodiment, R (φ n ) represents the distribution of the total sum of the deep groove depending on the traveling wave position (φ n ). 4 and 5 show R oi = 1
Is the case. In the case of this embodiment, as described above, the smaller the antinode of vibration is, the smaller the k becomes. That is, f r is small. Therefore, the natural vibration plate of the mode serving as the antinode of vibration is minimized at the maximum position of R, and the natural frequency of the mode serving as the antinode of vibration is maximized at the minimum position of R.
In fact, the traveling wave that becomes noise takes a frequency between this maximum and minimum natural frequency. Therefore, the larger the difference in their natural frequencies is, the more the signal wave that becomes noise deviates from the resonance point, the amplitude becomes extremely small, and the more it is attenuated.

以上の実施例は、深溝を他の溝よりも0.2mm深くした
例で説明したが、この量を増加すれば効果が大きくなる
事は明らかであり、この値に限定されるものではない。
In the above-mentioned embodiments, the deep groove is described as being deeper than the other grooves by 0.2 mm. However, it is clear that increasing the amount will increase the effect, and the present invention is not limited to this value.

また、このように溝の深さを変えるだけでなく、付加
質量や付加抵抗などを増減させて動剛性を変えたり、そ
れらの複合で動剛性を変えても同様である。また、弾性
体の動剛性だけでなく、第6図に示すロータや振動絶縁
体4などの周辺部材の動剛性を不均一にしても同様の効
果がある。更に、動剛性の不均一パターンは本実施例に
限らず、各駆動相に対して動剛体を等しく又は近づけた
ものであればよい。
Further, not only changing the depth of the groove in this way, but also changing the dynamic rigidity by increasing or decreasing the additional mass or the additional resistance, or changing the dynamic rigidity by combining them is also the same. Further, not only the dynamic rigidity of the elastic body but also the dynamic rigidity of peripheral members such as the rotor and the vibration insulator 4 shown in FIG. Furthermore, the non-uniform dynamic rigidity pattern is not limited to that of the present embodiment, and may be any pattern in which the dynamic rigid bodies are made equal or close to each drive phase.

[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明によれば、電気回路
等の電気制御手段を用いることなく、例えば弾性体に動
剛性不均一部を設けるといったことで駆動用の進行波以
外の進行波の形成を防止でき、駆動時における鳴き等の
騒音を抑えることがてでき、しかも駆動用の進行波の形
成に影響を与えることがないといったった効果が得られ
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide a dynamic rigidity non-uniform portion in an elastic body, for example, without using an electric control unit such as an electric circuit. It is possible to prevent the formation of the traveling wave of No. 1 and to suppress the noise such as squeaking at the time of driving, and to obtain the effect that it does not affect the formation of the traveling wave for driving.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の振動波装置としての振動波モータの一
実施例1を示す弾性体の平面図、第2図は圧電素子の配
置を示す平面図、第3図は弾性体のn次モードの固有振
動数差を各モード毎に示した図、第4図、第5図はn次
モードの位相による動剛性の変化を示した図、第6図は
レンズ鏡筒の断面図、第7図は弾性体の斜視図である。 1,28:弾性体 2,30:圧電素子 3:ロータ 4:振動絶縁体 28b…28i…28o:深溝
FIG. 1 is a plan view of an elastic body showing a first embodiment of a vibration wave motor as a vibration wave device of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing the arrangement of piezoelectric elements, and FIG. Figures showing the difference in natural frequency of each mode for each mode, Figures 4 and 5 show changes in dynamic rigidity depending on the phase of the nth mode, and Figure 6 is a sectional view of the lens barrel. FIG. 7 is a perspective view of the elastic body. 1,28: Elastic body 2,30: Piezoelectric element 3: Rotor 4: Vibration insulator 28b… 28i… 28o: Deep groove

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熱田 暁生 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 金沢 元 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 上田 浩市 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キヤノン株式会社玉川事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akio Atsuta 770 Shimonoge, Takano-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Kanagawa Plant, Canon Inc. In-house (72) Inventor Hiroshi Ueda 770 Shimonoge, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Canon Inc. Tamagawa Plant

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】位置的位相差を有する電気−機械エネルギ
ー変換手段が設けられ、位置的位相が互いにずれる複数
の定在波を励起して駆動用進行性振動波を形成した弾性
体を有する振動波装置において、 前記弾性体には略等ピッチで複数の溝が形成され、溝位
置での動剛性を変化させており、前記弾性体もしくは前
記弾性体の振動波が伝達される振動波装置の他の部材
は、前記電気−機械エネルギー変換手段により前記弾性
体に励起される駆動用振動モードとは異なる次数で振動
する振動モードで見て、その半波長の整数倍あるいは略
整数倍の位置での動剛性を更に変化させると共に、動剛
性を変化させた各位置の対称面と、前記電気−機械エネ
ルギー変換手段の動剛性の対称面とを一致もしくは略一
致させたことを特徴とする振動波装置。
1. A vibration having an elastic body which is provided with an electro-mechanical energy converting means having a positional phase difference and which excites a plurality of standing waves whose positional phases are shifted from each other to form a progressive vibration wave for driving. In the wave device, a plurality of grooves are formed in the elastic body at substantially equal pitches to change the dynamic rigidity at the groove positions, and the elastic wave of the elastic body or the elastic body is transmitted. The other member is viewed at a vibration mode that vibrates in an order different from the driving vibration mode excited in the elastic body by the electro-mechanical energy conversion means, and at a position of an integral multiple or an approximately integral multiple of its half wavelength. The oscillating wave is characterized in that the kinematic rigidity of the electric-mechanical energy conversion means and the symmetry surface of each position where the kinetic rigidity of the electric-mechanical energy converting means are made to coincide or substantially coincide with each other. apparatus.
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